青海多尔娘地区地层和岩体含矿性研究

刘亮，王超，孙占营，张杰，马运超，赵相国，杨宇东

(1.广西百色市自然资源局，广西 百色 533000；2.四川省地质矿产勘查开发局 川西北地质队,四川 绵阳 621010)

0 引 言

多尔娘地区位于青藏高原东北部巴颜喀拉山中段南麓，巴颜喀拉山边缘前陆盆地(图1)，属北巴颜喀拉-马尔康成矿带，具有较好的成矿地质背景和找矿前景。[1-4]1986—1989年青海第二区调队在研究区周边运用1∶20万化探对锑、砂金、泥炭等矿产进行评价，并对成矿潜力进行了预测。2004—2006年中国地质科学院在研究区东部开展了1∶25万区域地质调查，对该区东部部分地层系统、构造背景、找矿潜力等进行了分析。但研究区还未系统开展过中大比例尺地质工作，仅局部地区进行过少量砂金找矿，受填图理论、方法和精度限制，对区内地层含矿性和成矿潜力方面的研究转薄弱。1∶5万水系沉积物测量效率高、找矿效果显著，并在东昆仑布青山、西藏妥坝、西藏春哲、秦岭等高寒山区进行了大量实测，在金矿、铅锌矿、稀土矿等矿产上找矿取得了较好效果[5-12]。鉴于此，以1∶5 万区域地质调查和水系沉积物地球化学测量为基础，通过分析Au，As，Sb等19种元素在各地质单元的特征参数、含量变化、分布和演化特征，结合区域地质背景、成矿规律，探讨各地层单元的含矿性、主成矿元素及找矿方向，为该区下一步地质找矿工作提供依据。

1 研究区概况

1.1 研究区地理及景观概况

研究区位于巴颜喀拉山中段南麓(图1)，青藏高原腹地高寒山区，海拔3 500～4 839 m，相对高差为400～700 m。4 800 m以上为岩石裸露区，4 500～4 800 m发育冰胀草沼，疙瘩状草丘，4 500 m以下为牧场区和少量灌木林。该区属典型的高原大陆性气候，寒冷、多风、昼夜温差大、辐射强烈，水系发育。风化主要以物理风化和机械搬运为主，兼有化学风化作用。岩石机械风化作用随海拔增高而加强，温度波动越大，水的两相交替越频繁，岩石的崩裂破碎作用越强烈；化学风化主要为淋失作用，季节性降雨为主要的搬运介质。[13-14]水系沉积物物质来源为附近基岩风化的岩屑物质，因区内化学风化作用较弱，沉积物元素组合整体反映了原生矿化的特征。[15-16]

1-第四系；2-三叠系上统清水河组三段；3-三叠系上统清水河组二段；4-三叠系上统清水河组一段；5-三叠系中下统甘德组二段；6-三叠系中下统甘德组一段；7-晚三叠世二长花岗斑岩；8-晚三叠世花岗闪长岩；9-早侏罗世石英二长岩；10-地质界线；11-逆冲断层；12-走滑断层；13-性质不明断层；14-推测断层

1.2 地质特征

研究区位于巴颜喀拉山边缘前陆盆地，属巴颜喀拉-羌北地层区-巴颜喀拉山分区。[17]区内出露三叠系甘德组(T1-2gd)、清水河组(T3q)和第四系(图1)。根据时代和岩性段划分原则，进一步将甘德组(T1-2gd)划分为两段，清水河组划分为三段。甘德组一段(T1-2gd1)为灰-灰绿色中-细粒岩屑石英砂岩、岩屑石英杂砂岩，与深灰-灰黑色粉砂质板岩、绢云母板岩互层；二段(T1-2gd2)为浅灰-黄绿色细粒岩屑石英砂岩、岩屑石英杂砂岩夹深灰-灰黑色粉砂质板岩、绢云母板岩。清水河组三段(T3q3)为岩屑石英砂岩、岩屑石英杂砂岩夹粉砂质板岩和绢云母板岩，偶见结晶灰岩；二段(T3q2)为一套灰绿色中细粒岩屑长石砂岩、长石石英砂岩与深灰色泥质板岩、含粉砂钙质板岩互层；一段(T3q1)以粉砂质板岩为主，绢云母板岩次之，局部夹少量细粒变砂岩、含砾粗砂岩；清水河组是区域中Sb，Au含矿地层，已发现多处Sb，Au矿。[3-4,18-19]第四系分布于多柯河水系两侧及其支流夏曲、佐洛沟等较大水系两侧，在一些山间及山顶沟谷中也有少量分布，沉积类型有冲洪积、沼泽沉积等。

研究区内岩浆岩不发育，在印支期和燕山期以小规模侵入活动为主，出露面积约20.5 km2。分布于桑支倒洛-多柯河断裂带，岩石类型为酸性岩和中-酸性岩(图1)。印支期包括扎抹尔玛岩体、达日泽龙二长花岗斑岩岩体(ηγπT3)，珊旗根玛岩体、查日花岗闪长岩岩体(γδT3)，多尔娘石英二长岩岩体(ηοJ1)。燕山期主要为中-基性岩浆侵入活动，呈小岩珠状零星分布。构造行迹主要有脆性断裂构造、脆韧性剪切构造、褶皱构造及叠加褶皱构造4种。区内主干构造线均呈北西—南东向展布，次级构造为东西向、北北西向构造。

2 样品采集与分析测试

2.1 样品采集

本次研究在多尔娘地区完成1∶5万水系沉积物测量面积1 248 km2，采集正点样品5 516个，采样密度4.42 个/km2。采样前首先在1∶5万地形图上按照0.25 km2小格均匀布设采样点，勾绘出所有长度大于300 m的水系，并对水系级别进行准确判断，90%以上的点布设于一级水系上，8%以上的水系点布设在二级水系上，如果水系较长(如800 m以上)，还应在水系中间适当增加一些采样点，使每一个采样点对应汇水盆地面积为0.25～0.125 km2。野外采用多点采样，采样粒径-10～+60目。区内水系类型多为树枝状水系，采样部位主要为冲沟沟底，水系沉积物采样介质为汇水盆地代表基岩成分的岩屑物质(中粗砂及少量细砂为主)。

2.2 分析测试

实验室加工前，在<60 ℃的恒温箱内进行充分烘干，并进行无污染中碎和细碎加工。样品加工粒径达0.076 mm(-200目)。样品分析完成后保留副样[20]。分析测试工作由四川省西南冶金地质测试中心实验室承担并完成。样品加工、分析测试、质量监控均按《1∶5万地球化学普查规范》(DZ/T0011-2015)的要求严格执行。分析元素为Cu，Pb，Zn，As，Sb，Au等19种元素。采用以等离子体质谱(ICP-MS)法为主体的分析配套方案，元素报出率均大于99%，满足地球化学普查(比例尺1∶5万)规范样品分析技术的补充规定》大于90%的要求。

3 地球化学特征及分布规律

3.1 元素总体分布特征

研究区位于北巴颜喀拉-马尔康Au，Ni，Pt，Fe，Mn，Pb，Zn，Li，Be云母成矿带，区内分布有1∶20万达卡Au，As，Sb，Mn，Cu，W甲级化探异常，研究区及周边已发现有铜、钛铁、金、钨、锡、砂金、泥炭、煤矿、水晶等矿产，具有较好的成矿地质背景和找矿前景。[18-19,21]

将研究区样品的平均值作为元素背景值，与中国高寒山区水系沉积物背景值[22]以及青海省1∶20万下红科乡幅(包含研究区部分区域)水系沉积物背景值进行比较，得出各元素的富集系数K。K值反映了元素富集与分散状况[23]，K≥1.5为强富集分布，>1.2～1.5为富集分布，>1.0～1.2为高背景分布，>0.8～1.0为低背景分布，≤0.8为贫乏分布。变异系数(Cv)为各元素的标准离差与其算术平均值的比值，一般认为变异系数越大，成矿希望越大，反之越小，Cv≥1.5，为极不均匀分布(强分异)，>1～1.5为很不均匀分布(分异)，>0.8～1为不均匀分布(弱分异)，>0.5～0.8为相对均匀分布，≤0.5为均匀分布。

相对于中国高寒地区水系沉积物背景值[22],Cu，Zn，Ni，Co，As，Sb为强富集分布特征；Pb，Cr，Bi，Hg为富集分布特征；Mo，Sn，Au，Th，Y为高背景分布特征；W，Ag，La为低背景分布特征。与1∶20万下红科乡幅水系沉积物背景值相比,Cu，Pb，Zn，Ni，Co，As，Sb，Bi为强富集分布；Cr，Mo，Ag为富集分布；W，Sn，Au，Th，Y为高背景分布；Hg，La为贫乏分布(表1)。

表1 研究区各元素背景参数统计表

研究区Au，As，Sb变异系数均大于1.5，为强分异，同时Au，As，Sb的极高值构成了该区的最明显找矿特征(表2)，极大值分别为84.2×10-9，7 500.0×10-6，138.0×10-6；Hg呈很不均匀分布，显示分异；Bi呈相对均匀分布，其余元素均呈均匀分布。这些特征表明沉积作用使研究区大部分元素均匀分布；构造热液活动使Au，As，Sb，Hg分异形成富集；局部地区中-酸性岩浆活动使Bi较其他元素分异程度高。分异-强分异的元素中包含了主要成矿元素Au，Sb及其伴生组分As，亦是该区的找矿重点。经分布模型检验(多元地学空间数据管理与分析系统GeoIPAS V1.6系统程序计算)，研究区元素基本属正态或对数正态分布，有对称、左偏、右偏、双峰4种分布类型(图2)。

图2 研究区各元素直方图

3.2 各地质体含矿性

用未剔除特高值的原始分析数据进行统计，计算研究区及各地质单元元素的平均值X、变异系数Cv，富集系数K，运用特征参数(X，Cv，K)研究元素在不同地质单元不同地质时代的分布、分配的专属性和差异性。

3.2.1 地层元素分布特征

按不同地层时代将地层划分到段，对其元素富集分布及分异特征进行讨论(表2),统计各地层单元中的元素富集及分异程度(表3～4)，结合综合异常图(图3)分析各地层单元中的元素含量分布规律及分布特征，以及各成矿元素富集的重点地层单元。

表2 地层单元各元素参数统计表

1-第四系全新统洪冲积砂砾石层；2-第四系全新统沼泽堆积；3-三叠系上统清水河组三段；4-三叠系上统清水河组二段；5-三叠系上统清水河组一段；6-三叠系中下统甘德组二段；7-三叠系中系统甘德组一段；8-早侏罗世石英二长岩；9-晚三叠世斑状花岗闪长岩；10-晚三叠世二长花岗斑岩；11-印支期酸性岩脉；12-实测地质界线；13-实测断层；14-推断断层；15-锑矿点；16-金矿点；17-多尔娘神山未工作区范围；18-青海省班玛县达卡金矿预查范围；19-金族类异常；20-铜族类异常；21-钨族类异常；22-铁族类异常；23-放射性稀有元素异常

(1)甘德组一段以岩屑石英砂岩与板岩互层为特征。Hg呈高背景分布，其余元素呈低背景-贫乏分布(表3)。各元素迁移富集的能力差，呈相对均匀—均匀分布，成矿的可能性小(表4)。

(2)甘德组二段为岩屑石英砂岩夹板岩。Pb显示高背景分布，其余元素呈低背景—贫乏分布(表3)。各元素呈相对均匀—均匀分布(表4)。

表3 研究区各地质单元元素富集程度统计表

表4 研究区各地质单元元素分异程度统计表

(3)清水河组一段以粉砂质板岩为主，次为绢云板岩。以强富集As，Sb，Au，富集Bi为特征；高Cu，Pb，Zn，Cr，Ni，Co，W，Mo，Bi，Hg，Sn，Th，La，Y，低Hg，Ag的背景分布特征，富集序列由高到低依次为Au(2.39)→As(2.31)→Sb(2.15)→Bi(1.24)，反映断裂构造发育及局部热液活动叠加的矿化作用。As，Au强分异，变化系数Cv分别为4.01，2.00；Sb，Bi分异，W呈弱分异，其他元素均呈相对均匀分布—均匀分布。反映Au，As，Sb，Bi的后期叠加富集明显，及Au，As，Sb等与构造关系密切的成矿元素与中-酸性侵入岩组分共同富集(成矿)趋势。该地层内有1∶20万下红科乡、班玛县幅多卡金、锑综合异常。

该地层内Au，As，Sb，Bi富集、变异程度均较高，分异主要与断裂构造活动有关；其最高含量分别为84.2×10-9，7 500.0×10-6，138×10-6，13×10-6。Bi的富集、分异则反映该地层中局部中-酸性侵入体发育。区域上清水河组中已有多处矿点[1-2]，本次工作亦新发现4处Au，Sb矿(化)点，表明清水河组一段具有良好的Au，Sb找矿潜力。

(4)清水河组二段为岩屑长石砂岩,长石石英砂岩与粉砂质板岩不等厚互层。除Sb,Ag,As,Au呈低背景-贫乏分布,其余元素均呈高背景分布(表3)。元素的高背景分布与板岩较为发育有关。除Sb呈分异,Hg,Au呈相对均匀分布外,其余元素均呈均匀分布(表4)。Sb的分异反映了该地层局部构造较发育。

(5)清水河组三段为岩屑石英砂岩,石英杂砂岩夹粉砂质板岩和绢云母板岩。除Mo,Ag呈高背景分布,其余元素均呈低背景-贫乏分布(表3)。Mo,Ag的高背景分布与局部中高温热液矿化有关,其余元素的低背景-贫乏分布与地层中板岩分布有关。Hg呈强分异,Sb呈分异,Au呈相对均匀分布,其余元素均呈均匀分布(表4)。Hg,Sb的(强)分异,表明该地层局部构造较为发育。

(6)第四系地层中Sb呈富集分布,Cu,Zn,Ni,W,Mo,As,Sn,Au,La,Y呈高背景分布,其余元素均呈低背景分布。从变异系数看,Sb为强分异,As,Au为分异,Hg为相对均匀,其余元素均为均匀分布。上述分布表明该地层中具有砂锑,砂金矿潜力。Au,As,Sb的迁移富集可能来源于清水河组一段地层,间接指示了该地层Au,As,Sb富集成矿可能性较大。

3.2.2 侵入岩中元素分布特征

研究区侵入岩以小规模侵入活动为主,出露面积20.5 km2。按不同侵入岩对元素富集分布及其分异特征进行讨论(表5),统计了各侵入岩中的元素富集及其分异程度(表3～4)。结合统计数据分析各侵入岩中的元素含量分布规律及分布特征。

表5 侵入岩各元素参数统计表

(1)晚三叠纪二长花岗斑岩体(ηγπT3)。As,Sb呈强富集分布,Bi,Au呈富集分布,Zn,W,Mo,Sn,Ag,Th,La,Y呈高背景分布,Hg呈贫乏分布,其余元素呈低背景分布。从分异程度看,As,Sb呈强分异,Au呈分异,其余元素呈相对均匀—均匀分布。Bi,W,Sn,Mo等元素的富集-高背景分布,表明高温热液活动频繁。As,Sb,Au的(强)富集和(强)分异表明构造作用强烈,岩体中有寻找构造热液型锑,金矿潜力。

(2)晚三叠纪花岗闪长岩(γδT3)。在该岩体中所有分析的元素均呈低背景-贫乏分布。Cu，Cr两元素呈弱分异,其他元素均呈相对均匀-均匀分布。

3.3 元素在各地质体中的演化特征

依据各元素浓集系数与不同时代地质单元(地层、侵入岩)的对应关系(表8),讨论不同元素随地质单元在时间上的变化趋势和规律。表现为3种趋势(图4)：先升高后下降的元素,如Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Co,Bi,Sn,Ag,Th,La,Y等；一直升高的元素,如W,Mo,As,Sb,Au；一直下降的元素,如Hg。铁族元素和亲酸性元素的变化曲线反映了本区岩浆活动的规律,即岩浆活动较弱且基本集中在中晚三叠纪,与岩浆岩发展历史相吻合,为本区带来了丰富的成矿物质。中低温热液成矿元素的曲线也与铁族元素及亲酸性元素的变化曲线相似,先升高再降低,但趋势并不明显,Cu，Pb，Zn在晚三叠纪均显示出全区最高平均含量,反映其富集与沉积活动关系密切,且伴有构造热液活动叠加,最佳富集时代是晚三叠纪。

1-浓集系数曲线;2-贫乏分布;3-背景分布;4-富集分布;5-强富集分布;6-地质时代。

表8 研究区各地质时代元素浓集系数统计表

主成矿元素Au,As,Sb均呈升高的阶梯状,在晚三叠纪呈高背景分布,反映了Au的富集与构造活动关系密切,在第四系中均显示出全区最高平均含量,且呈富集或高背景分布,表明Au,Sb等元素在第四系中迁移富集,该规律与达卡乡发现的砂金矿点相吻合。

4 结 论

(1)与中国高寒地区水系沉积物背景值相比,研究区Cu,Zn,Ni,Co,As,Sb为强富集的分布特征；Pb,Cr,Bi,Hg为富集分布特征；Mo,Sn,Au,Th,Y为高背景分布特征；与1∶20万下红科乡幅水系沉积物背景值相比,Cu,Pb,Zn,Ni,Co,As,Sb,Bi为强富集分布；Cr,Mo,Ag为富集分布；W,Sn,Au,Th,Y为高背景分布。

(2)研究区Au,As,Sb变异系数Cv>1.5,为强分异；Hg呈很不均匀分布,显示分异；Bi呈相对均匀分布,其余元素均呈均匀分布。甘德组一段,二段及花岗闪长岩中,元素多呈低背景-贫乏分布；清水河组三段Mo,Ag呈高背景分布,其余元素呈背景-低背景分布；清水河组二段元素除Sb,Ag,As,Au呈低背景-贫乏分布,其余元素均呈高背景分布。

(3)清水河组一段以强富集As，Sb，Au，富集Bi为特征；高Cu，Pb，Zn，Cr，Ni，Co，W，Mo，Bi，Hg，Sn，Th，La，Y，低Hg，Ag的背景分布特征，富集序列由高到低为Au(2.39)→As(2.31)→Sb(2.15)→Bi(1.24)。As，Au强分异，变异系数Cv值、分别为4.01，2.00。二长花岗斑岩中As，Sb呈强富集，强分异，Bi，Au富集分布，显示分异特征，具寻找构造热液型金，锑矿潜力；第四系中Sb呈富集分布，显示强分异，Au，As分异，呈高背景分布，具有寻找砂金，砂锑矿的潜力。

(4)元素在各时代的演化特征显示,Au,As,Sb均呈升高的阶梯状,Hg呈下降状态,其余元素均显示先升后降,晚三叠纪达到高峰,研究区最佳富集时代为晚三叠纪。金,锑为区内主攻矿种,含矿地质单元为清水河组一段和二长花岗斑岩。可以为研究区及周边地质找矿工作提供参考。